顺酐化再生剂的再生效果及再生机理研究

根据专利《一种沥青再生剂及其制备方法和应用》(专利号：2018107948408)制备顺酐化再生剂，并通过沥青的针入度、延度、软化点、黏度和车辙因子试验，测试该再生剂的再生效果。结果表明，顺酐化再生剂技术指标满足RA-5等级，老化后的基质沥青、改性沥青中加入顺酐化再生剂后，其抗低温性能均有明显提高。改性沥青135℃旋转黏度及车辙因子测试结果表明，顺酐化再生剂的加入能增加沥青黏度，但对耐高温性能不利。从微观组成探究再生剂的作用机理，沥青的老化实质上是组分的转移，加入再生剂后，补充老化沥青中的轻质组分，使得沥青中的分散剂及分散相逐渐趋于稳定，进而增加沥青黏度，恢复老化沥青的抗低温性能，但轻质组分的增加对沥青的耐高温性能不利。     

生物油再生沥青胶结料路用性能分析

为研究生物油再生沥青胶结料的路用性能，分析比较了基质沥青与生物油再生沥青胶结料的流变性质与化学特性。首先通过三大指标与黏度测试确定生物油在老化沥青中的最佳掺量；之后重点分析最佳生物油掺量下再生沥青与基质沥青的高温与疲劳性能，高温性能通过多应力蠕变回复试验（MSCR）测试，疲劳性能通过DSR时间扫描测试；最后利用红外光谱（FTIR）和凝胶渗透色谱（GPC）测试分析2种沥青的化学特性。研究结果表明：10%生物油可恢复老化沥青针入度与延度至基质沥青水平；基质沥青与10%生物油再生沥青的PG分级分别为PG64-16与PG70-16；MSCR结果表明再生沥青相比基质沥青具有较好的高温性能；N_f50指标表明再生沥青的抗疲劳性能较基质沥青胶结料更好，因为2种沥青模量相近，再生沥青的弹性组分含量更高；FTIR结果表明生物油稀释了老化沥青中高极性的亚砜基；GPC结果表明生物油降低了老化沥青中的大分子和小分子含量，改善了老化沥青分子量分散度。生物油改善了老化沥青的路用性能和化学特性，是一种较有潜力的沥青再生剂。     

一种植物油基再生剂的制备及其对改性沥青的再生效果研究

以回收废弃植物油为主要原料,与基质沥青、石油基轻质油及少量的植物油基增塑剂复配而得一种沥青热再生剂ZS-101。通过分析再生剂的低温区(20℃～40℃)黏度、老化SBS改性沥青再生后的常规指标等指标受再生剂的各组分掺配比例的影响规律,得到再生剂最佳制备工艺。对比测试了自制再生剂与两种不同种类市购再生剂对SBS改性沥青的再生效果、车辙因子G*/sinδ以及多应力蠕变试验指标等,为模拟沥青路面受热高温以及长期和重载服役受损情况,试验用老化基质沥青和SBS改性沥青均经TFOT和PAV两阶段老化。结果显示,相同掺量条件下,自制再生剂对老化SBS改性沥青高低温性能具有更优的改善效果,且自制再生剂主要成分以及增塑剂均为废弃植物油基产品,经济和环保效益非常显著。     

重复再生沥青的性能研究

为研究重复再生沥青的再生规律及抗老化性能,测试了采用新沥青再生的重复再生沥青和再生剂再生的重复再生沥青的针入度、黏度、软化点和延度,同时对比测试新沥青、一次再生沥青和再生重复再生沥青在不同老化时间下的抗老化性能。研究结果表明:随着新沥青或再生剂掺量的增加,重复再生沥青的黏度和软化点逐渐降低,针入度和延度逐渐增加;采用再生剂再生的重复再生沥青的延度恢复效果明显优于采用新沥青再生的重复再生沥青;重复再生沥青的针入度对数、黏度对数和软化点与再生剂(或新沥青)掺量呈良好线性关系,满足再生方程;重复再生沥青的抗老化性能比新沥青、一次再生沥青都差。     

沥青再生剂配制的试验研究

依据旧沥青老化及再生机理,研发了一种沥青再生剂。该再生剂以中黏度芳烃油为基质油,添加70#沥青和非胺类沥青抗剥落剂配制而成,采用正交试验方法进行了配方优化设计。通过再生沥青的针入度、软化点、延度及布氏黏度指标确定了再生剂的配方组分为:芳烃油∶70#沥青∶非胺类沥青抗剥落剂=15∶4∶1。再生沥青的性能试验结果表明:研发的再生剂对老化的70#沥青和SBS改性沥青均有良好的再生效果。     

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素,采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角,计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度（润湿时间）,研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明：环氧大豆油（ESO）的掺入降低了再生剂的接触角,增大了浸润功,加快了润湿速度,缩短了润湿时间,提升了再生剂的润湿性能,促进了再生剂-老化沥青的界面扩散,而十二烷基苯磺酸（DBSA）的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响;温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著,随着温度升高,再生剂的黏度降低,接触角减小,润湿速度加快,再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面;再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面浸润功越大,界面扩散动力越大,扩散过程更易自发进行;再生剂在老化沥青表面的接触角越小,其在老化沥青表面的润湿速度越快,再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜;再生剂的黏度越低,流动性越好,其在老化沥青表面的润湿速度越快,有利于再生剂-老化沥青界面的扩散;沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响,随沥青老化程度的加深,再生剂在其表面的润湿性能下降,界面扩散程度降低。故为保证再生剂对老化沥青的再生效果,在再生剂选择及研发时,应优先选用表面张力更大、黏度更低且与老化沥青间接触角更小的再生剂。     

热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响

为了探索热氧老化对沥青与集料界面黏附性的影响程度，分别对常用的基质沥青、SBS改性沥青、橡胶粉改性沥青进行短期老化和压力老化试验，通过红外光谱分析不同沥青老化过程中化学结构的变化，以光电比色法和拉拔试验探究不同老化状态下沥青与不同岩性集料界面黏附性的演变趋势。试验结果表明：老化导致了沥青中不饱和化学键断裂和极性含氧官能团生成，提升了沥青中极性组分与水分子的缔合能力；热氧老化导致沥青与集料之间的黏附性下降，对改性沥青影响更为明显；经长期老化后，沥青与集料之间的黏附性大幅降低，对石灰岩集料与沥青的黏附性影响较敏感。     

不同再生方式的再生S BS改性沥青老化性能研究

采用新基质沥青、新改性沥青和再生剂再生老化 SBS 改性沥青,测定了不同方式再生后的 SBS 改性沥青 RTFOT老化前后的25℃针入度和老化后的残留延度,以及不同老化时间后的质量损失。通过对不同再生再生方式再生后的 SBS 改性沥青的残留针入度比、残留延度和质量损失率进行对比,分析再生 SBS 改性沥青的老化性能。研究结果表明,通过新改性沥青再生的 SBS 改性沥青的老化性能优于通过新基质沥青和再生剂再生的 SBS改性沥青。     

建筑再生集料复合强化对沥青混合料路用性能影响研究

为推广建筑再生集料在沥青路面中、下面层中的应用，采用“渗透性防水剂+水性聚氨酯”复合强化方式，对建筑再生集料沥青混合料(RAAM)、复合强化建筑再生集料沥青混合料(CRAAM)、天然集料沥青混合料(NAAM)的高温、低温和水稳定性能开展对比研究。研究表明：复合强化建筑再生集料的压碎值和吸水率分别为16.9%、1.05%,且与沥青具有良好黏附性，其基本性能与天然集料接近；CRAAM的最佳油石比较RAAM降低0.4%;CRAAM的高温、低温和水稳定性能均与NAAM接近；与RAAM相比，CRAAM的动稳定度、最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高66%、38.5%、23.3%和17.5%,“渗透性防水剂+水性聚氨酯”复合强化方式可以有效改善建筑再生集料沥青混合料的路用性能。     

基于表面能理论的改性沥青-集料界面黏结性

为系统探究沥青特性、集料岩性及老化条件对沥青-集料界面黏结性的影响，选取SK-70号基质沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青(两种掺量)、高黏改性沥青共5种沥青，选用石灰岩、玄武岩2种集料，测量各沥青与集料的表面能参数，计算得到各体系黏附功、剥落功及能量比ER值，分析得到沥青-集料黏结性规律。结果表明：5种沥青在干燥条件下与石灰岩之间的界面黏附功均要大于玄武岩，且集料种类对黏附功的影响要大于沥青种类的影响。改性剂的加入可以提高沥青-集料的界面黏附性与抗水损坏性能，且SBS改性沥青、高黏改性沥青与集料的黏附性最优，胶粉改性沥青与集料的黏附性次之。老化效应降低了沥青与集料的黏附功和ER值，削弱了沥青-集料界面的抗水损害性能；高掺量SBS改性沥青由于聚合物的部分降解使其浸润性得到一定恢复，较普通改性沥青(胶粉与高黏剂)表现出更好的黏附性。     

沥青多次再生性能研究

沥青路面热再生技术因其性能优良、质量稳定,已在国内得到广泛应用。学者主要针对沥青的一次老化与再生问题进行了相关研究,对于沥青多次老化再生问题还很少涉及。选择70号基质沥青为研究对象,采用室内试验模拟沥青3次老化、再生过程,通过针入度、软化点、延度、布氏黏度等试验探讨了基质沥青多次再生路用性能的变化规律。研究结果表明,基质沥青经历多次老化、再生,再生时再生剂掺量相同的情况下,高温性能提升,流变性能变差,低温性能衰减;掺加再生剂时应重点关注老化沥青低温性能的恢复。     

废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化

目前对于回收废油再生沥青的研究热点集中于其是否能使老化沥青的各项性能恢复至原有水平，而对再生沥青二次老化后的性能损失关注较少。基于此，研究采用具有代表性的废食用油（RCOB）、废生物油（RBOB）、废机油（REOB）再生剂对具有13年服役历史的70^#沥青进行再生，并对再生沥青进行RTFOT，PAV20h，PAV40h三阶段的老化模拟，跟踪每阶段老化后再生沥青的基本指标、高温稳定性和低温抗裂性的变化，对各阶段老化后的再生沥青组分变化进行分析，探索其性能改变与组分变化间的深层原因。研究结果表明：3种再生剂都能以提升轻质组分的方式将回收沥青的基本性能恢复至原始水平附近；RCOB以提供饱和分为主，但其会在RTFOT后迅速流失，致使各项性能在该阶段迅速下降，继续老化后，组分状态趋于稳定，性能下降也逐渐缓和；REOB再生沥青由于原料中存在机械金属残渣构成的灰分，其对沥青的氧化和缩聚存在催化作用，导致REOB再生沥青在长期老化后性能迅速下降且没有逐渐稳定的趋势；RBOB再生沥青由于具备相对稳定的胶体结构，且不存在对老化起催化作用的灰分，在3阶段老化中其组分损失过程是最稳定有序的，因此，其性能也表现为阶段性的合理损失；研究基于组分变化提出了新指标"测试沥青与原始沥青各组分间的平均偏差σ"来衡量沥青的老化程度，该指标与针入度，延度，软化点，低温临界开裂温度，135℃高温黏度这5个指标具有显著相关性。研究表明对于再生沥青的评价，不能仅注重再生后与原始沥青的性能差距，应更多地集中到再生沥青二次老化后的性能损失上，以筛选出真正性能优良，抗老化能力显著的再生剂产品。     

废机油残留物再生沥青物理流变性能与组分分析

针对废机油残留物(REOB)无法有效回收利用带来的环境污染与资源浪费的难题,基于相似相容理论与组分调和理论,研究对比室内模拟老化沥青在3种REOB(分别定义为REOB-1,REOB-2和REOB-3)及不同掺量下的物理流变性能,确定出REOB作为沥青再生剂的最佳类型及掺量,并结合性能与组分分析揭示了REOB对老化沥青的再生机理。研究结果表明:REOB-3在7%掺量下对老化沥青的综合再生效果最好,且此时的高温抗车辙性能比原样沥青好,但低温柔韧性及抗裂性还有待改善;添加REOB主要是通过降低老化沥青中沥青质含量及增加胶质含量来实现再生作用。研究成果对废机油再生沥青的应用及改进具有一定的参考价值。     

临界老化时间及最佳再生剂用量的确定

对原样沥青进行不同时间的老化,测试其在不同老化时间性能指标的变化,利用残留针入度比、残留粘度比、残留延度比和软化点增量等老化指标来分析沥青的老化趋势,确定出了沥青的临界老化时间。同时,针对不同老化程度的沥青,添加不同剂量的再生剂,分析再生剂用量对沥青性能的影响,提出确定最佳再生剂用量的方法。     

一种植物油基再生剂对老化沥青性能的影响

该文以废弃植物油为主要原料,与芳烃油以及少量添加剂复配制得一种沥青路面用热再生剂ZZ-1。试验室对比测试自制再生剂与市购其余两种再生剂的傅里叶红外图谱、热稳定性和对短期老化沥青的再生效果。结果表明：自主研发再生剂闪点、老化前后的质量损失、黏度比等指标均满足规范要求,且再生效果优于市场购置的其余两种再生剂,另外,掺量为5%～6%的再生剂ZZ-1即可较好地恢复老化沥青的性能。     

再生剂对不同老化程度沥青再生性能的影响

采用再生剂对不同老化程度的沥青进行再生,研究了再生剂对不同老化程度沥青再生性能的影响,并探讨了再生沥青的化学组成与物理性能之间的关系.结果表明,对于轻度老化沥青和中度老化沥青,当新沥青的用量分别为40%和60%时,掺入10%～15%的再生剂即可使再生沥青的物理性能满足新沥青的规范要求,而重度老化沥青由于其沥青质含量较高...     

渗透性沥青再生剂及再生沥青性能研究

再生剂的渗透能力对废旧沥青混合料(RAP)表层老化沥青的再生程度至关重要.为了提高再生剂的渗透性能,改善老化沥青的再生效果.基于组分调节理论和相容性理论,确定了渗透性沥青再生剂的基本组分,通过设计正交试验分析了渗透性沥青再生剂的基本组分搭配比例和混合温度对老化沥青针入度值和延度的影响,检测了渗透性沥青再生剂的基本性能指...     

添加再生剂后老化沥青的粘度变化模式研究

将RA25、RA75及RA250共3种再生剂添加于黏度42800poises回收沥青(RAB),进行黏度试验,其中,RA添加量的比例为10%、20%、30%及40%。通过该试验结果,找到一个老化沥青再生模式以预测RA添加于RAB后黏度的变化,结果显示该模式预估值与实验室试验资料十分符合,能提供初步预估添加到老化沥青中RA的用量。研究尝试利用Arrhenius(1887)、Grunberg and Nissan(1949)及Epps等人(1980)提出的关系式进行黏度值预估,并与试验结果及笔者提出的模式的预估值进行比较;结果显示在RA添加量40%以下情况,笔者提出的模式与Arrhenius(1887)、Grunberg和Nissan(1949)及Epps等人(1980)建议的关系式预估值相比较更接近试验值。     

再生沥青混合料路用性能的对比研究

旨在探讨再生方案和废旧沥青混合料(RAP)掺配率对再生沥青混合料综合路用性能的影响,并采用灰色关联多指标评价方法对比不同再生混合料的优劣。设计RAP掺配率为20%、30%和40%的3种级配,并选用90号和110号基质沥青、再生剂,设计出6种再生沥青混合料;对6种再生混合料进行车辙、低温弯曲和水稳定性试验;采用灰色关联决策评价方法,以动稳定度(DS),低温弯曲应变(εB)和劲度模量(S B),残留稳定度(MS0)和冻融劈裂强度比(TSR)为评价指标,综合对比不同再生混合料的路用性能。研究结果表明:当采用相同的再生方案时,再生混合料的综合路用性能随RAP掺配率的增加而降低;当RAP掺配率相同时,采用高标号沥青再生的混合料较低标号沥青、低标号沥青+再生剂再生的混合料具有更优的综合路用性能,在满足再生沥青标号的前提下优先推荐使用高标号沥青;再生剂会显著提高再生混合料的低温性能,在低温地区可考虑使用再生剂。     

长期高温多雨环境下沥青与集料黏附性衰减规律研究

选用2种沥青及3种集料，对单个集料进行不同时长的改进水煮法试验，对松散沥青混合料进行不同时长的改进ASTM D3625水煮法试验。通过扫描电镜试验、能谱分析试验分析集料表面构造和化学成分；通过高温接触角试验，获取拌和温度下集料与沥青的接触特性。结合质量法和图像法，分析沥青-集料的剥落率，探究在长时间高温水煮条件下的沥青-集料黏附性的衰减规律。结果表明：石灰岩与沥青的黏附性最好，砂岩最差；采用SBS改性沥青可有效增加与集料的黏附性，降低沥青-集料黏附性的衰减；水煮时间增长，使用Si元素含量越高、接触角越大的集料，沥青-集料黏附性越差；仅通过水煮样品3分钟来评价样品的黏附性不准确，延长水煮时间并结合质量分析方法可更真实地表征黏附性变化；对长期高温多雨地区，推荐使用石灰岩和SBS改性沥青来提高沥青混合料的抗水损害能力。